[發明專利]高精度三相電能表及其計量方法

有效

• 申請號: 201210450117.0
• 申請日: 2012-11-12
• 公開（公告）號: CN103033682A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 袁建香;冷學道;陸峰杰
• 申請（專利權）人: 浙江涵普電力科技有限公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R21/133
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

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技術領域

本發明涉及一種三相電能表，尤其涉及一種采樣點數高、測量實時性強、測量精度高的高精度三相電能表及其計量方法。

背景技術

目前國內使用的三相電能表的精度都在0.02級以下，精度不是很高。目前三相電能表中所用的電流互感器采用的是無源補償互感器，電流采樣的穩定度和線性度都不夠好；另一方面，計量過程中，采樣點數不夠高，測量實時性相對較差，這是由采樣計算的方式決定的。傳統三相電能表的采樣計算方式如下：根據捕獲到的頻率和采樣點數發生采樣時序脈沖；根據采樣時序，在外部中斷程序里將六路信號（三路電壓和三路電流）的采樣點數據分別存到六個數組中；

在主循環程序里，用六個數組的數據來分別計算三路電壓、三路電流、三路有功功率、三相無功功率、相位及電壓之間的角度等等所有的電量數據，這些計算需要花費大量的時間。假若采樣點數為512點，每個數組中將有512個數據，每個電量的計算都需要進行512個數據的平方和開根號。所有電量計算完成，需要進行16次512個數據的平方和開根號，對于主頻相對較低的微處理器來說，一個周波內根本沒法完成，對于主頻相對較高的微處理器來說，在信號頻率為60Hz以上時，也很難計算完成，因此影響了測量的實時性。而要照顧實時性的話，就必須犧牲采樣點數，這樣就會影響采樣精度，因此傳統三相電能表的精度不是很高。

發明內容

本發明主要解決原有三相電能表采樣點數不夠高、測量實時性相對較差、測量精度不夠高的技術問題；提供一種高精度三相電能表及其計量方法，其采樣點數高、測量實時性強、測量精度高，精度能達到0.01%以內。

本發明同時解決原有三相電能表電流采樣的穩定性和線性度都不是很好，影響測量精度的技術問題；提供一種高精度三相電能表，其電流采樣有很好的穩定性和線性度，從而提高測量精度。

本發明另一目的是提供一種高精度三相電能表，其通過采用信號隔離和電源隔離技術，避免了各部分電路之間的相互干擾，為信號的穩定提供又一道保障，進一步提高測量精度。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：本發明的高精度三相電能表，包括三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路、光耦隔離電路、串并行數據轉換電路、微處理單元、采樣時序控制電路、鍵盤單元和顯示單元及提供給高精度三相電能表工作電壓的電源變壓器，三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路分別經光耦隔離電路和所述的串并行數據轉換電路的輸入端相連，串并行數據轉換電路的輸出端、采樣時序控制電路、鍵盤單元及顯示單元分別和所述的微處理單元相連，采樣時序控制電路又分別和三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路的時序控制端相連。三相電壓輸入電路、三相電流輸入電路采集到的電壓、電流值經光耦隔離電路后匯集到串并行數據轉換電路，轉換成并行數據后再輸送給微處理單元，微處理單元經內部程序的分析和運算，最終將計量結果送到顯示單元顯示。通過光耦隔離電路將數字信號和模擬信號進行隔離，避免相互干擾，影響信號的穩定性，從而提高測量精度。

作為優選，所述的三相電流輸入電路中的每相電流輸入電路包括有源補償互感器、程控運放電路和AD轉換電路，每相電流輸入端子和有源補償互感器的輸入端相連，有源補償互感器的輸出端經程控運放電路和AD轉換電路的輸入端相連，AD轉換電路的輸出端和所述的光耦隔離電路的輸入端相連，程控運放電路的控制端經所述的光耦隔離電路和所述的微處理單元相連，AD轉換電路的時序控制端經所述的光耦隔離電路和所述的采樣時序控制電路相連。通過有源補償互感器進行電流取樣，以提高電流采樣的線性度和穩定度，同時控制信號又用光耦隔離電路進行隔離，進一步提高三相電能表的測量精度。

作為優選，所述的有源補償互感器包括一次繞組N1、二次繞組N2、補償繞組N3和勵磁繞組N4及主鐵芯和輔助鐵芯，一次繞組N1和有源補償互感器所屬的該相電流輸入端子相連，二次繞組N2上并接有一個取樣電阻R，二次繞組N2和所述的程控運放電路相連，補償繞組N3和勵磁繞組N4之間連接有一個補償電路。用勵磁繞組提取勵磁電流，經過補償電路，產生適當的補償電流，注入補償繞組。補償電流在輔助鐵芯中產生磁通，使主鐵芯達到零磁通，從而減小誤差。